一种有机无机杂化钙钛矿单晶的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种有机无机杂化钙钛矿单晶的合成方法，步骤是：1)将溴化铅溶于氢溴酸中，配置质量体积比为0.01g/mL的溴化铅的氢溴酸溶液，记为溶液A；2)向溶液A中加入N，N‑二甲基乙二胺得到溶液B，其中，溴化铅与N，N‑二甲基乙二胺的摩尔比为1:1；用薄膜封住容器口，超声8‑10min；3)利用丙酮辅助析晶：将装有丙酮的恒压漏斗与上述盛有溶液B的容器相连，将恒压漏斗的旋塞关闭，静置2‑3d，移除液体，得到单晶；4)将得到的晶体用丙酮洗涤、真空干燥后即为钙钛矿单晶。本发明专利技术可以使用微量反应原料合成固体发光的单晶，在一般实验室即可实施，为易挥发溶剂扩散辅助单晶生长提供一种绿色、低成本，可操作性强的方法。

A Synthesis Method of Organic-inorganic Hybrid Perovskite Single Crystal

The invention discloses a method for synthesizing organic-inorganic hybrid perovskite single crystals. The steps are as follows: 1) dissolving lead bromide in hydrobromic acid and configuring a solution of lead bromide with a mass-volume ratio of 0.01g/mL as solution A; 2) adding N, N dimethylethylenediamine to solution A to obtain solution B, in which the molar ratio of lead bromide to N, N dimethylethylenediamine is 1:1; Ultrasound 8 10 min; 3) Acetone assisted crystallization: the constant pressure funnel containing acetone is connected with the above container containing solution B, the cock of the constant pressure funnel is closed, and the liquid is removed for 2 3 days to obtain single crystal; 4) the obtained crystal is perovskite after washing with acetone and vacuum drying. The invention can synthesize solid light-emitting single crystals using micro-reaction raw materials, which can be implemented in general laboratories, and provides a green, low-cost and highly operable method for volatile solvent diffusion-assisted single crystal growth.

【技术实现步骤摘要】
一种有机无机杂化钙钛矿单晶的合成方法
本专利技术涉及固体发光纳米材料
，具体涉及一种有机无机钙钛矿单晶的合成方法。
技术介绍
有机-无机杂化钙钛矿材料，自2009年用于太阳能电池后，由于其优异的光电特性，成本低廉，制备工艺简单，能带连续可调等一系列优势，受到了研究者的广泛关注。尤其在太阳能电池领域，由于出色的吸收特性，较低的缺陷态密度，优异的载流子扩散距离，钙钛矿材料在光电器件领域取得了长足的进步。尤其是光伏方面，电池的效率已从3.8％达到了认证的22.7％，与商业化的晶硅太阳能电池相当。但是钙钛矿材料在合成中有一些因素限制它的推广和应用，比如原料昂贵、合成条件苛刻(需要在手套箱操作或者其它特定反应装置)，这种情况下，寻找廉价的原料，简单反应装置，做预实验，对于促进该材料的扩大生产及应用也变得很重要。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术提出一种有机无机杂化钙钛矿单晶的合成方法，可以使用微量反应原料合成固体发光的单晶，在一般实验室即可实施，没有涉及高成本的装置，为易挥发溶剂扩散辅助单晶生长提供一种绿色、低成本，可操作性强的方法。为了解决上述的技术问题，本专利技术提出一种有机无机杂化钙钛矿单晶的合成方法，包括以下步骤：步骤一、将溴化铅溶于氢溴酸中，配置质量体积比为0.01g/mL的溴化铅的氢溴酸溶液，记为溶液A；步骤二、向溶液A中加入N，N-二甲基乙二胺得到溶液B，其中，溴化铅与N，N-二甲基乙二胺的摩尔比为1:1；用薄膜封住容器口，在超声清洗器中超声8-10min；步骤三、利用丙酮辅助析晶：将装有丙酮的恒压漏斗与上述盛有溶液B的容器相连，将恒压漏斗的旋塞关闭，静置2-3d，移除液体，得到单晶；步骤四、将得到的晶体用丙酮洗涤、真空干燥后即为钙钛矿单晶。进一步讲，步骤四中，真空干燥时间为12h。该钙钛矿单晶为片状；将该钙钛矿单晶放置于暗箱中，用365nm紫外灯照射，其发出蓝白色的光。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过使用成本低搭建简单的反应装置合成固体发光的单晶，可操性很强，在大多数实验室均可进行；(2)本专利技术所述合成方法使用微量反应原料合成固体发光的单晶，发光强，可用于光电领域；(3)本专利技术成功的合成了固体发光的单晶，为今后利用反溶剂法合成固体粉末寻找到合适反溶剂奠定了基础。附图说明图1-1为本专利技术合成方法所用反应装置的一种结构示意图；图1-2为本专利技术合成方法所用反应装置的另一种结构示意图；图2-1为本专利技术合成所得钙钛矿单晶在日光灯下的发光图；图2-2为本专利技术合成所得钙钛矿单晶在365nm紫外灯下的发光图；图3为本专利技术合成所得钙钛矿单晶的XRD图；图4为本专利技术合成所得钙钛矿单晶稳态固体吸收和荧光发射图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本专利技术进行解释说明，并不用以限制本专利技术。本专利技术提出的一种有机无机杂化钙钛矿单晶的合成方法的设计思路是：通过成本低廉的反应装置，在一般实验室中即可实施使用微量反应原料合成固体发光的单晶，为易挥发溶剂扩散辅助单晶生长提供一种绿色、低成本，可操作性强的方法。实施例：有机无机杂化钙钛矿单晶的合成，所用的反应装置如图1所示，称量0.125gPbBr2置于50ml锥形瓶，用移液枪移取1.25ml氢溴酸加入到锥形瓶中，用1-10ul的移液枪移取4ul的N，N-二甲基乙二胺加入到前面所得溶液中，用薄膜封住锥形瓶口在超声清洗器中超声8-10min，得到如图1-1中示出的前体溶液，将装有8ml丙酮的恒压漏斗接到锥形瓶上，旋塞关闭，静置2-3d。得到的单晶用丙酮洗涤并真空干燥12h，所得即为钙钛矿单晶。将上述实施例得到的单晶置于日光灯下，如图2-1所示；取适量上述实施例制得的单晶置于干净玻璃片上，放置在暗箱中，用365nm紫外灯照射，发现有耀眼的蓝白色光，如图2-2所示。上述实施例所得单晶的XRD测试：取适量实施例制得的单晶，制样后用X射线衍射仪(帕纳科铜靶)X′pertpro，测试条件为：40KV，40MA，扫速0.13°/步，步长0.0167，2θ为5—65°；该单晶的XRD图如图3所示。上述实施例制得的单晶的光谱测试：取适量实施例制得的单晶，在355nm的激发波长下稳态固体荧光检测，在200-800nm间进行稳态固体紫外检测，如图4所示。在400nm之前发射增强但很弱，380nm是蓝光的波长范围,并且在400nm-650nm都有发射，呈现宽带发射，所以是发蓝白色的光。本专利技术合成方法所使用的反应装置并不限于图1-1所示的结构，还可以使用如图1-2所示，即：在两个锥形瓶上接抽气接头，在两个抽气接头上接抽气弯头，用等长度的乳胶管分别连接两个抽气接头、两个抽气弯头，装置已经搭建好。其中，图1-1所示的反应装置连接比较简单，适用于室温挥发性强的液体；而图1-2所示的反应装置可以适当加热挥发性液体促进蒸汽扩散进入前体溶液，适用于有挥发性但不是很强的液体。无论采用上述哪种具体形式的反应装置在大多实验室均可进行，具有低成本、可操作性强的特点。尽管上面结合附图对本专利技术进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机无机杂化钙钛矿单晶的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将溴化铅溶于氢溴酸中，配置质量体积比为0.01g/mL的溴化铅的氢溴酸溶液，记为溶液A；步骤二、向溶液A中加入N，N‑二甲基乙二胺得到溶液B，其中，溴化铅与N，N‑二甲基乙二胺的摩尔比为1:1；用薄膜封住容器口，在超声清洗器中超声8‑10min；步骤三、利用丙酮辅助析晶：将装有丙酮的恒压漏斗与上述盛有溶液B的容器相连，将恒压漏斗的旋塞关闭，静置2‑3d，移除液体，得到单晶；步骤四、将得到的晶体用丙酮洗涤、真空干燥后即为钙钛矿单晶。

【技术特征摘要】
1.一种有机无机杂化钙钛矿单晶的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将溴化铅溶于氢溴酸中，配置质量体积比为0.01g/mL的溴化铅的氢溴酸溶液，记为溶液A；步骤二、向溶液A中加入N，N-二甲基乙二胺得到溶液B，其中，溴化铅与N，N-二甲基乙二胺的摩尔比为1:1；用薄膜封住容器口，在超声清洗器中超声8-10min；步骤三、利用丙酮辅助析晶：将装有丙酮的恒压漏斗与上述盛有溶液B的容器相...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广久，刘亚兰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12